【正文】 室成果在網(wǎng)上公開展示，供遠(yuǎn)程教育使用；華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院建立了一個工程測試網(wǎng)上虛擬實驗室，建立一個免費網(wǎng)上測試技術(shù)、鼓掌診斷技術(shù)、學(xué)習(xí)交流的網(wǎng)站。并提供了有限的虛擬實驗服務(wù)，學(xué)生可以通過聯(lián)網(wǎng)計算機(jī)終端來進(jìn)行仿真實驗。同時，在軍事學(xué)院，虛擬實驗室的建設(shè)也得到了應(yīng)有的重視，如國防科技大學(xué)、海軍工程大學(xué)、空軍二航學(xué)院和信息工程大學(xué)等四大院校也展開了這方面的研究，并取得了很好的成果。三、發(fā)展趨勢：虛擬儀器正在迅速發(fā)展。它可以取代測試技術(shù)傳統(tǒng)領(lǐng)域的各種儀器。虛擬儀器在組成和改變儀器的功能和技術(shù)性能方面具有靈活性與與經(jīng)濟(jì)性，因而特別適應(yīng)于當(dāng)代科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展和科學(xué)研究不斷深化所提出的更高新的測量課題和測量需求?！皼]有測量就沒有鑒別，科學(xué)技術(shù)就不能前進(jìn)”。虛擬儀器將會在科學(xué)技術(shù)的各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。四、存在問題：虛擬儀器在數(shù)據(jù)采集方面需要數(shù)據(jù)采集卡,而對數(shù)據(jù)采集卡的依賴成為了虛擬儀器最大的弱點,數(shù)據(jù)采集卡的好壞直接影響到分析結(jié)果的準(zhǔn)確程度,而好的數(shù)據(jù)采集卡在價格方面是比較昂貴的。五、主要參考文獻(xiàn)：(1)《現(xiàn)代檢測技術(shù)與測試系統(tǒng)設(shè)計》劉軍華著 西安交大出版社(2) 電工儀表原理(3) LabVIEW課程設(shè)計與應(yīng)用附錄3英文翻譯虛擬儀器因為計算機(jī)、大規(guī)模集成電路和通信的發(fā)展, 現(xiàn)在的儀器有很大的變化。傳統(tǒng)儀器和測試系統(tǒng), 被安置在箱子里, 三個模塊 數(shù)據(jù)獲取, 數(shù)據(jù)分析和顯示的結(jié)果, 全部由電子線路或硬件實現(xiàn). 傳統(tǒng)儀器顯現(xiàn)出了由模式儀器向數(shù)字式轉(zhuǎn)變。由于不懈的技術(shù)開發(fā)和生產(chǎn),擴(kuò)大試驗規(guī)模, 需求測試速度和精度要求越來越高. 這促使我們改進(jìn)和完善測試手段和方法. 我們所需要的是智能化,自動化的儀器. 因此,虛擬儀器產(chǎn)生。目前,并沒有嚴(yán)格定義的虛擬儀器. 事實上,虛擬儀器是一個數(shù)據(jù)收集系統(tǒng),它是根據(jù)組織的需要. 類似與傳統(tǒng)儀器,虛擬儀器也可分為三個單元:數(shù)據(jù)采集和控制, 數(shù)據(jù)分析和處理,結(jié)果顯示. 用戶可以定義功能的儀器按照任務(wù). 基本的虛擬儀器是利用計算機(jī)來實現(xiàn)和功能的擴(kuò)充傳統(tǒng) 文書. 它代表了定位測試儀器. 研究中的虛擬儀器技術(shù)是指計算機(jī)數(shù)據(jù)采集和數(shù)字信號處理技術(shù)。 全國儀器(一個公司在美國) 介紹了虛擬儀器工作的概念，根據(jù)計算機(jī)技術(shù)在80 年代中期首先帶來了儀器技術(shù)的一個新階段。從此, 國產(chǎn)儀器投入了大量的虛擬儀器,終于產(chǎn)生了不少基于虛擬儀器的幾種 公交系統(tǒng)。虛擬儀器的概念是一項在儀器領(lǐng)域的革命改革。這是計算機(jī)和儀器系統(tǒng)的組合的結(jié)果。傳統(tǒng)儀器在數(shù)據(jù)處理、顯示, 傳輸?shù)扔泻芏嗖焕?。但是?虛擬儀器技術(shù)充分利用了功能強(qiáng)大的計算機(jī)系統(tǒng)。當(dāng)安裝對應(yīng)的硬件, 虛擬儀器可能避免許多傳統(tǒng)儀器的弱點。而且, 我們能維護(hù), 擴(kuò)展, 和方便地升級儀器。虛擬儀器工作廣泛被應(yīng)用在自動化和產(chǎn)業(yè)控制由于它確切的采樣, 實時性數(shù)據(jù)處理和快速的數(shù)據(jù)傳輸。一次性儀器在產(chǎn)業(yè)和實驗室是相當(dāng)昂貴的。更甚者, 這是非常復(fù)雜的使用和管理他們,他們要更換時,他們將會被替換掉。而這些數(shù)據(jù)和結(jié)果都是手工記錄的?，F(xiàn)在, 由于有了虛擬儀器, 所有這些事都不在是問題，計算機(jī)可以做一切。他們能不僅獲取數(shù)據(jù), 而且能分析, 顯示和記錄結(jié)果。建立一個虛擬儀器,我們首先要安裝特殊硬件和軟件的普通電腦, 你的感覺就向在計算機(jī)上操作一臺傳統(tǒng)儀器。硬件在虛擬儀器中只是做為信號的輸入和輸出，整個儀器系統(tǒng)的核心是軟件。任一名用戶能改變, 提高或方便地減少一臺虛擬儀器的作用和標(biāo)度通過修改軟件。所以我們總說軟件是儀器。虛擬儀器的出現(xiàn)打破了傳統(tǒng)儀器方式, 儀器由生產(chǎn)商定義了,就不能再被改變的事實。虛擬儀器技術(shù)為用戶提供了一個空間，能利用我們的天分和想像力的空間。用戶(而不是生產(chǎn)者)可以設(shè)計各種儀表系統(tǒng),將根據(jù)自己的需要,以滿足 各種場合。虛擬儀器的出現(xiàn),大大方便了許多領(lǐng)域. 它現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于通訊,自動化,半導(dǎo)體,航空,電子,醫(yī)藥,工業(yè)等. 它是流行的不僅是專業(yè)的也是門外漢的。程序員可以有很多方法實現(xiàn)一臺虛擬儀器。但沒有每位工程師能處理它在二十年前。但是,由于LABVIEW 和LABWIDOWS/CVI出現(xiàn)，這不是一個問題,。一個工程師，即使他不擅長計算機(jī)語言, 也能實現(xiàn)一臺虛擬儀器。LABVIEW, 全國儀器一個創(chuàng)造性的軟件產(chǎn)品, 實際上是實驗室虛擬儀器技術(shù)的工作平臺, 這是目前使用最廣泛的發(fā)展環(huán)境,在虛擬儀器技術(shù)及圖形軟件具中有最強(qiáng)的功能。它被設(shè)計為在編程中無法做的很好的那些工程師的幫手。LABVIEW 是最佳的選擇如果您在編程語言上不是好的。當(dāng)你運行LabVIEW軟件, 一切你應(yīng)該做的是拖模塊中已經(jīng)定義的包裝, 就像你組裝一臺機(jī)器。圖形界面被廣泛使用在虛擬儀器中, 就像我們處理一臺電腦上的窗口。虛擬儀器工作組合個人計算機(jī)和以太網(wǎng)技術(shù),利用嵌入處理器和實時控制的改革和促進(jìn)測試和自動化的發(fā)展。虛擬儀器工作可能傳達(dá)信息被獲取從試測器材給網(wǎng)甚至任何人的流動電話。我們可以利用這個機(jī)會在很長的距離控制機(jī)器,在這個智能社會這是一個趨勢。虛擬儀器工作迎合這個通信社會傾向。我們能預(yù)見,虛擬儀器工作將代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器在許多領(lǐng)域。更何況, 虛擬儀器是基于微機(jī)平臺的功能,實現(xiàn)了軟件代替硬件,這意味著我們可以繞過復(fù)雜的工藝性能和傳統(tǒng)監(jiān)測儀器與許多外國著名公司競爭。我們是落伍的士兵在傳統(tǒng)儀器上，我們應(yīng)該去掉傳統(tǒng)儀器階段迅速進(jìn)入儀器的下一代的市場。一 虛擬儀器工作軟件結(jié)構(gòu)(簽證)虛擬儀器工作軟件結(jié)構(gòu)(簽證) 是一個全面包裹為配置, 編程, 和解決困難的儀器工作系統(tǒng)由VXI, PXI 、GPIB 、TCP/IP 、USB, 并且/或者串行接口組成。1993 年當(dāng)VXIplugamp。play 系統(tǒng)聯(lián)盟建立了, 有I/O 軟件的許多不同的商業(yè)實施為VXI, GPIB, 和串行接口。無這些I/O 軟件產(chǎn)品被規(guī)范化或相互可操作。作為步往industrywide 軟件兼容性, 聯(lián)盟開發(fā)了I/O軟件的一個規(guī)格: 簽證。它為高級多重販賣者的系統(tǒng)軟件組分, 譬如儀器司機(jī), 軟的面板, 和應(yīng)用軟件的發(fā)展、交付, 和共用提供一個共同的基礎(chǔ)。NIVISA 是簽證I/O 標(biāo)準(zhǔn)的全國儀器實施。NIVISA 包括圖書館、交互式公共事業(yè)譬如NI 間諜和簽證交互式控制, 和配置節(jié)目為所有您的發(fā)展需要, 和是標(biāo)準(zhǔn)的橫跨全國儀器產(chǎn)品系列。二 互換性的虛擬儀器(IVI)1998 年, 全國儀器, 與幾個其它公司一起, 形成了互換性的虛擬儀器(IVI) 基礎(chǔ)。IVI 基礎(chǔ)被形成提出正式標(biāo)準(zhǔn)為儀器司機(jī)并且對儀器司機(jī)演講更加早期的方法的現(xiàn)有的局限設(shè)計。IVI 司機(jī)實施狀態(tài)貯藏消滅也許寄發(fā)到儀器在您的系統(tǒng)的重復(fù)命令。他們可能并且被配置跑在模仿方式下, 實際儀器和信號它獲取或引起被模仿在軟件。 IVI 司機(jī)的當(dāng)中一個最重要的特點是他們的能力允許儀器被互換在一個系統(tǒng)沒有修改測試軟件。IVI 基礎(chǔ)定義了儀器八組: 直流電源、DMMs、信號發(fā)生器、Oscilloscopes/Digitizers 、力量米, RF 信號發(fā)電器、色譜分析器, 和開關(guān)。依照這些類的當(dāng)中一個的IVI 儀器司機(jī)也許被替代與同班的其它儀器, 不管制造商或公共汽車連接(GPIB, 連續(xù), VXI, 或計算機(jī)為主)三 基于虛擬儀器的拖拉機(jī)噪聲識別與故障診斷的測量系統(tǒng)噪聲過大和故障率高是拖拉機(jī)常見問題。要解決拖拉機(jī)噪聲問題，須先識別出主要噪聲源。目前，常用的拖拉機(jī)噪聲識別方法對測量環(huán)境有嚴(yán)格要求，并且測量周期長；在故障診斷方面常依靠經(jīng)驗判斷法和接觸式傳感器測量法，這些方法在工程應(yīng)用上具有一定的局限性。因此，研究一種專用的測量系統(tǒng)同時能進(jìn)行拖拉機(jī)噪聲識別和故障診斷具有重要的科學(xué)意義和實用價值。 研究從聲強(qiáng)理論和小波分析理論出發(fā)，采用LabVIEW虛擬儀器開發(fā)平臺，研制了一套拖拉機(jī)噪聲識別與故障診斷的測量系統(tǒng)。系統(tǒng)采用聲強(qiáng)法進(jìn)行拖拉機(jī)噪聲識別，它不需要特定的測量環(huán)境且測量周期短；通過測得的噪聲信號并對噪聲信號進(jìn)行小波分析可診斷拖拉機(jī)失火故障。研究的主要結(jié)論如下:(1)基于聲強(qiáng)法噪聲識別理論和小波分析法故障診斷理論，采用LabVIEW虛擬儀器開發(fā)平臺建立了一套拖拉機(jī)噪聲識別與故障診斷的測量系統(tǒng)。(2)測量系統(tǒng)由包括電容傳聲器組成的聲強(qiáng)探頭、信號調(diào)理電路、PCI6040E數(shù)據(jù)采集卡以及采用LabVIEW開發(fā)的測試軟件構(gòu)成。測試軟件包括數(shù)據(jù)采集保存程序模塊、聲強(qiáng)計算模塊、聲強(qiáng)頻譜分析模塊、相關(guān)分析模塊、結(jié)果顯示模塊。(3)測量系統(tǒng)采用聲強(qiáng)法識別拖拉機(jī)噪聲，測量時對聲學(xué)環(huán)境沒有特殊限制；通過測量噪聲信號并進(jìn)行小波分析可診斷發(fā)動機(jī)失火故障，這是無拆卸非接觸式測量，避免了傳感器安裝困難、空間狹小、難以測量等問題。(4)試驗結(jié)果表明：神牛SN250 拖拉機(jī)的主要噪聲源為排氣噪聲、發(fā)動機(jī)散熱風(fēng)扇噪聲及發(fā)動機(jī)機(jī)罩振動噪聲，聲強(qiáng)級分別為106dB、104dB、104dB。(5)通過分析比較外部主要噪聲源與駕駛室內(nèi)耳邊噪聲1/3倍頻程聲強(qiáng)級譜，并計算聲強(qiáng)級譜相關(guān)系數(shù)，得到排氣噪聲對駕駛室噪聲貢獻(xiàn)最大。(6)，采用Daubechies小波對近場法測得的發(fā)動機(jī)缸蓋上方的噪聲信號進(jìn)行分解，提取了包含燃爆噪聲信號的高頻細(xì)節(jié)分量，該方法可診斷拖拉機(jī)失火故障。(7)多次試驗結(jié)果表明：該系統(tǒng)不受背景噪聲干擾在普通環(huán)境下便可測得聲強(qiáng)，聲強(qiáng)精度滿足工程級測量精度要求；利用小波分析方法處理噪聲信號可診斷拖拉機(jī)失火故障，這是一種無拆卸非接觸式的測量方法，操作方便適應(yīng)性好，能有效地用于故障診斷。四 基于虛擬儀器的光電式徑流相關(guān)流速測量系統(tǒng)的研究在水土流失研究中，坡面徑流流速是徑流計算、土壤侵蝕預(yù)報中不可缺少的水動力參數(shù)。開展徑流流速的研究對于深入研究坡面徑流的動力機(jī)制，進(jìn)一步揭示土壤侵蝕機(jī)理至關(guān)重要。 目前尚沒有一種廣泛使用的測量徑流流速的專用儀器，國內(nèi)外眾多研究機(jī)構(gòu)依然采用染料示蹤法測量徑流流速。該方法需要人工操作，并且存在人為目視產(chǎn)生的誤差。因此研究一種可以實時、在線測量徑流流速的自動化測量系統(tǒng)具有重要的科學(xué)意義和實用價值。土壤侵蝕所形成的坡面徑流是水沙液固兩相流。本研究從兩相流理論出發(fā)，基于相關(guān)流速測量理論，采用LabVIEW虛擬儀器開發(fā)平臺，研制了一套徑流流速在線測量系統(tǒng)。主要結(jié)論有：(1)對相關(guān)測量流速方法進(jìn)行了理論分析和研究，建立了相關(guān)法測量流速的數(shù)學(xué)模型。(2)基于相關(guān)流速測量理論，采用圖形化編程語言LabVIEW虛擬儀器開發(fā)平臺構(gòu)建了一套徑流流速在線測量系統(tǒng)，包括紅外光電傳感器、信號調(diào)理電路、PCI6040E數(shù)據(jù)采集卡以及使用LabVIEW開發(fā)的相關(guān)測量軟件，構(gòu)成了虛擬儀器。(3) 直接幅值相關(guān)計算方法精度高，但是計算復(fù)雜度較高，計算時間相對較長。采用FFT快速相關(guān)算法能夠在不影響計算精度的情況下，將系統(tǒng)相關(guān)算法的計算復(fù)雜度從 降低為 ，理論上計算速度提高了37倍，大大提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。(4)試驗結(jié)果表明該測量系統(tǒng)適用的泥沙含量范圍為0~250kg/m3，在此范圍內(nèi)不需要調(diào)整修正系數(shù)，因此測量系統(tǒng)具有良好的適應(yīng)性。測量系統(tǒng)全量程重復(fù)性參數(shù)——相關(guān)流速平均值標(biāo)準(zhǔn)偏差最大值 ，可重復(fù)性較好。以染料示蹤法測得流速作為標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行標(biāo)定試驗，%，測量準(zhǔn)確度較高。(5)系統(tǒng)采用光學(xué)方法測量流速，不易受外界電磁干擾，可靠性好；非接觸式的測量方法使傳感器不介入流體，避免了測量系統(tǒng)對徑流流速的影響。多次試驗結(jié)果表明，該徑流相關(guān)流速測量系統(tǒng)能夠快速、實時、在線地測量坡面徑流的流速，操作方便、性能穩(wěn)定、工作可靠，不易受到外界的干擾五 虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其應(yīng)用1．虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality，簡稱VR)，是一種基于可計算信息的沉浸式交互環(huán)境，具體地說，就是采用以計算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代高科技生成逼真的視、聽、觸覺一體化的特定范圍的虛擬環(huán)境，用戶借助必要的設(shè)備以自然的方式與虛擬環(huán)境中的對象進(jìn)行交互作用、相互影響，從而產(chǎn)生“沉浸”于等同真實環(huán)境的感受和體驗。2．虛擬現(xiàn)實是高度發(fā)展的計算機(jī)技術(shù)在各種領(lǐng)域的應(yīng)用過程中的結(jié)晶和反映，它具有以下主要特征：(1) 依托學(xué)科的高度綜合化；(2) 人的臨場化；(3) 系統(tǒng)或環(huán)境的大規(guī)模集成化；(4) 數(shù)據(jù)表示的多樣化和標(biāo)準(zhǔn)化，數(shù)據(jù)存儲的大容量、數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咚倩c數(shù)據(jù)處理的分布式和并行化。關(guān)鍵技術(shù)實物虛化、虛物實化和高性能的計算處理技術(shù)是VR技術(shù)的三個主要方面。實物虛化是將現(xiàn)實世界的多維信息映射到計算機(jī)的數(shù)字空間生成相應(yīng)的虛擬世界，為高性能的計算處理提供必要的信息數(shù)據(jù)。虛物實化通過各種計算和仿真技術(shù)使計算機(jī)生成的虛擬世界中的事物所產(chǎn)生的各種刺激以盡可能自然的方式反饋給用戶。1實物虛化(1) 基本模型構(gòu)建技術(shù)(2) 空間跟蹤技術(shù)(3) 聲音跟蹤技術(shù)(4) 視覺跟蹤與視點感應(yīng)技術(shù)2虛物實化(1) 視覺感知(2) 聽覺感知(3) 覺和觸覺感知應(yīng)用領(lǐng)域虛擬現(xiàn)實的技術(shù)根源可以追溯到軍事模擬，最初的模擬是用來訓(xùn)練飛行員能熟悉和掌握平時的和緊急情況下的飛行環(huán)境，其實際的訓(xùn)練是通過將飛行員放在一個虛擬的環(huán)境中來完成的。這種模擬不僅用來培訓(xùn)噴氣式樣飛機(jī)的飛行員，還可以用來培訓(xùn)操縱坦克、武器和其他設(shè)備的軍事人員。虛擬制造是采用計算機(jī)仿真和虛擬現(xiàn)實技術(shù)在分布技術(shù)環(huán)境中開展群組協(xié)同工作，支持企業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)品的異地設(shè)計、制造和裝配。 在工程和建筑領(lǐng)域內(nèi)虛擬現(xiàn)實技術(shù)已被看作是唯一的開發(fā)工具，目前正用它設(shè)計各種產(chǎn)品和設(shè)備，甚至是整個的產(chǎn)品制造過程。 按傳統(tǒng)的方式，在產(chǎn)品原形的制造、設(shè)計、和生產(chǎn)過程等各個環(huán)節(jié)都有若干獨立的工藝步驟是不允許共享電子數(shù)據(jù)的，這往往造成大量的重復(fù)工作隨著某些計算機(jī)程序（計算機(jī)輔助設(shè)計CAD、計算機(jī)輔助制造CAM、計算機(jī)輔助工程CAE）的標(biāo)準(zhǔn)化，這些工藝步驟就歸并在一個系統(tǒng)中。amp。視景仿真技術(shù)在建筑/城市規(guī)劃中的應(yīng)用建筑是受虛擬現(xiàn)實技術(shù)影響的另一個領(lǐng)域，建筑師可以取得一幢房子或建筑物CAD數(shù)據(jù)，然后將它轉(zhuǎn)化成一次仿真，包括自來水龍頭、電燈開關(guān)、門把手等等，在仿真過程中它還可以修改照明、供暖、音響效果等等。通過使用頭盔顯示器和數(shù)據(jù)好手套，建筑師可以引導(dǎo)可戶進(jìn)入仿真的建筑物，頭盔